Beim Fadenpendel hängen die kinetische und potentielle Energie von der Größe des Pendelausschlags ab. Die Gesamtenergie eines Fadenpendels bleibt dauerhaft und setzt sich aus der kinetischen und potentiellen Energie zusammen. Um die Differenz zwischen der potentiellen und kinetischen Energie zu berechnen, muss zunächst die Geschwindigkeit des Pendels ermittelt werden.
Um die Geschwindigkeit des Pendels zu berechnen, kann die Formel V = s/t verwendet werden. Dabei ist s die Strecke die gemessen werden muss und t ist die Zeit die benötigt wird um diese Strecke zurückzulegen. Die Frage ist nun – welche Strecke gemessen werden muss und warum.
Bei einem Fadenpendel wird die Strecke s als der Abstand zwischen dem höchsten und tiefsten Punkt des Pendelausschlags gemessen. Dieser Abstand wird als die Höhe des Pendels über dem tiefsten Punkt bezeichnet und wird üblicherweise mit dem Buchstaben h dargestellt. Die Strecke s entspricht also der Höhe h.
Warum wird die Strecke s als der Abstand zwischen dem höchsten und tiefsten Punkt gemessen? Dies liegt daran – dass die potentielle Energie im tiefsten Punkt des Pendels null ist. In diesem Punkt erreicht die kinetische Energie ihr Maximum und die potentielle Energie ihr Minimum. Als Referenzpunkt für die potentielle Energie kann also der tiefste Punkt des Pendels gewählt werden.
Die potentielle Energie eines Fadenpendels kann mit der Formel Epot = m * g * h berechnet werden. Dabei ist m die Masse des Pendels – g die Erdbeschleunigung und h die Höhe des Pendels über dem tiefsten Punkt. Die kinetische Energie kann mit der Formel Ekin = 1/2 * m * v^2 berechnet werden, obwohl dabei v die Geschwindigkeit des Pendels ist.
Um die Differenz zwischen Epot und Ekin zu berechnen, wird die Formel L = Wkin - Wpot verwendet. Dabei ist L die Differenz – Wkin die kinetische Energie und Wpot die potentielle Energie. In diesem Fall ergibt sich die Formel L = m * g H - 2 m * g * h.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Strecke s beim Fadenpendel als die Höhe h über dem tiefsten Punkt gemessen wird, da die potentielle Energie im tiefsten Punkt null ist. Die Differenz zwischen Epot und Ekin kann dann mit der Formel L = m * g H - 2 m * g * h berechnet werden.
Berechnung der Differenz von Epot und Ekin beim Fadenpendel
Wie berechnet man die Differenz zwischen der potentiellen und kinetischen Energie beim Fadenpendel und wie kann man die Geschwindigkeit des Pendels berechnen?